一種基于超高速dac的同步多波束信號生成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于超高速DAC的同步多波束信號生成方法，屬于通信信號處理技術領域。
【背景技術】
[0002]DBF(數字波束形成)是指通過調整天線的加權值起到自動優(yōu)化陣列天線的方向圖的作用，從而實現(xiàn)在特定的方向上形成主波束用來接收有用的信號，而其他方向上抑制干擾信號。DBF技術能夠自適應的產生數字波束，并進行非線性處理，能夠實現(xiàn)空域抗干擾、改善角分辨率的功能。同時，DBF可以在不損失信噪比的情況下生成多個獨立且可控的波束，波束特性靈活可變；這種天線的自校性和對旁瓣的抑制性明顯強于模擬波束形成。
[0003]AD9739是一款量化位數為14bit，最高采樣率可以達到2.5Gsps的超高速DAC，這款芯片的一個顯著特點是可以利用自身的混合模式直接發(fā)送S波段的信號，與傳統(tǒng)上變頻方式相比大大節(jié)省了成本，提高了設備的可靠性。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了通過超高速DAC芯片實現(xiàn)直接發(fā)送多波束信號，提出了一種基于超高速DAC的同步多波束信號生成方法。通過超高速DAC芯片AD9739來實現(xiàn)直接發(fā)送多個波束信號，每個波束信號都是頻率、幅度和相位均可控的中頻或射頻調制信號，每一片DAC都可以分別發(fā)送這樣的多波束信號。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0006]一種基于超高速DAC的同步多波束信號生成方法，其步驟如下:
[0007]步驟一、采用一個基帶信號全I的信息流，信息流和I組設定的PN碼相乘進行擴頻，并對擴頻得到的數據直接進行極性變換。
[0008]步驟二、為提高數據速率，將步驟一得到的數據進行內插O的操作，然后將內插后的數據通過一個根升余弦濾波器進行波束形成。
[0009]步驟三、用直接數字式頻率合成器(DDS)生成頻率、相位信息根據任務要求配置的正弦波載波，并將此載波和步驟二得到的數據相乘，得到載有頻率和相位信息的調制信號。
[0010]步驟四、將步驟三所得的調制信號乘以一個幅度調整系數，幅度調整系數為一個m比特的數據，對調制信號進行幅度調整，得到一個有頻率、相位和幅度信息的波束。
[0011]步驟五、更改步驟一中設定的PN碼，然后重復步驟一到步驟四，得到不同的PN碼對應的波束。多次更改PN碼，得到對應的多個波束，并將得到的多個波束混合疊加，得到一個多波束信號。
[0012]步驟六、將步驟五得到的多波束信號傳輸至超高速DAC芯片AD9739中進行數模轉換轉變?yōu)槟M信號，然后將模擬信號經過巴倫發(fā)送出來，完成了一束多波束信號的發(fā)送。
[0013]步驟七、更換一片AD9739作為數模轉換芯片，重復步驟一到步驟六，得到另一路多波束模擬信號，按上述方法，通過η片AD9739總共得到η路多波束信號。然后將η片AD9739進行“ I主η-1從”的SPI同步模式寄存器的配置，從而實現(xiàn)η片DAC同步發(fā)送多波束信號。
[0014]對本發(fā)明方法產生的多波束信號在發(fā)送通道內部幅度和相位信息的測量方法為:AD9739的輸出經過同軸電纜進行傳輸，并經過濾波、放大和通道切換等過程傳到接收端。接收端將接收到的同步多波束信號經過正交下變頻到基帶，下變頻之后的信號經過多相濾波得到基帶信號，基帶信號經過抽取送入根升余弦濾波器，得到的數據再分別送入多路并行匹配濾波器組，其中每一個匹配濾波器對應于一個波束分量的PN碼。然后在匹配濾波器的輸出段進行相關峰的捕獲，并將得到的信息傳輸至上位機進行運算處理得到頻率和相位信息，然后和發(fā)送端配置數據進行對比，完成測量過程。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明使用采樣率可達2.5Gsps的超高速DAC芯片AD9739可以直接發(fā)送S波段的波束信號，與傳統(tǒng)的用上變頻器進行模擬上變頻相比，大大節(jié)省了成本，并且避免了模擬電路溫漂、老化的問題；利用DDS可以靈活、準確的配置波束信號的頻率和相位，可以按照用戶需求實時配置特定波束信號；n塊AD9739同步模式的配置，可以很大程度較少η片AD9739之間因為硬件設計或板子每次上電所帶來的不確定差異，減少η片AD9739的發(fā)送通道之間對應波束的幅度和相位測試誤差。
[0017]利用本發(fā)明的同步多波束信號生成方法可以對一片AD9739發(fā)送通道內部各個波束的幅度和相位信息的測量，也可以對不同的AD9739發(fā)送通道之間對應的波束(即用同樣PN碼配置相同頻率、幅度和相位信息的波束)進行相對幅度和相位信息的測量，測量結果表明這種方法發(fā)送的幅度和相位非常精確，可以達到相位1°和幅度0.1dB的精度，而且不同發(fā)送通道之間的誤差非常小。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明中信號產生模塊基本硬件結構示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明中同步模式的結構示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的多波束信號產生方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明和詳細描述。
[0022]圖1是信號產生模塊同步模式的結構示意圖。信號產生模塊的電源由背板提供，同時背板還肩負將各通道各波束的幅度和相位信息傳給FPGA以及從FPGA接收反饋信息的任務。PROM芯片XCF128X和FPGA連接用來保存信號產生模塊的程序。外部接入時鐘進入低抖動的ADCLK954芯片，ADCLK954芯片分出6路時鐘來分別接入6片AD9739中作為時鐘。FPGA和6片AD9739芯片相連進行數據傳輸，每一個AD9739的輸出都接上巴倫進行差分信號轉變?yōu)閱味诵盘栞敵觥?br>[0023]圖2是信號產生模塊同步模式的結構示意圖。選定6片AD9739其中一片AD9739作為主片，其余5片AD9739作為從片，主片提供一個DCO時鐘給FPGA，作為FPGA的全局時鐘，DCO的大小為外接時鐘的1/4，F(xiàn)PGA提供一個DCI時鐘作為AD9739的隨路時鐘。主片AD9739的SYNC_OUT引腳接入ADCLK846的輸入管腳，ADCLK846的6個輸出管腳分別接入6片AD9739的SYNC_IN管腳中，這樣就在硬件連接上實現(xiàn)了 6片AD9